唐建國：對污泥處理處置的八個新思考
德國著名的Klaus R.Imhoff教授在1993年說：“污水處理中污泥處理難度最大，雖然原生污泥量僅為處理污水量的1%，但是處理成本要占污水處理廠成本的30%，并帶給我們90%的頭疼事” 。Imhoff教授一語道出了我們污水處理廠的尷尬處境。
8月31日下午，在“2010上海（第二屆）水業熱點論壇”上，上海市水務局教授級高工唐建國談了他對我國污泥處理處置的一些思考。
思考一：為什么污泥處理處置令人頭疼
為什么污泥處理令人頭疼呢?一則污泥處理要技術和資金投入；二則處理了的污泥未必有出路。處理了的污泥沒出路是因為污泥處理的不到位，給污泥的環境消納（污泥處置）帶來了不利的影響。
如：目前污泥絕大部分出路是填埋，但是僅做到脫水處理的污泥，一是沒有穩定，二是沒有滿足抗剪能力25KN/m2的要求。另外，污泥處理過程中會產生臭味，而且操作困難（機械無法操作），容易堵塞滲濾液管，厭氧發酵還會帶來甲烷散發等問題，如何讓填埋場肯接受這樣的污泥？
再比如：我們一直想要實現污泥資源化利用，達到污泥土地利用要求，但是處理后的污泥（產品）除了滿足國家相關對有毒有害物質控制標準外，處理后的污泥還應該是能用、好用的產品。只有污泥處理滿足了處置要求，污泥才真正有出路，才不再讓人頭疼。
思考二：處理后的污泥為什么要土地利用
其一是基于對營養物質氮和磷的充分利用。
據德國統計局統計，目前德國污水處理廠產生污泥量約為220萬噸（干物質），其中近60%用于農業和土地改造。但是反映在地區上有很大的差距，如在德國北部污泥的農業利用量達90%。
污泥農業利用的主要目的是利用污泥中的磷，污水處理廠污泥中的磷可以滿足農業20~30%的磷需求。每千克城市污水處理廠污泥干物質中，含有24g的磷化合物和44g的氮化合物。
理論上，污水和污泥中所含的磷能夠替代工業肥料的44%。值得注意的是，污水中氮和磷的含量近年來一直在增加。世界市場上磷的價格2008年比2006年增加了近8倍，磷肥價格近幾年一直是大漲的。而且磷礦愈來愈稀缺，故污泥用于農業是經濟的。
其二是基于對土壤有機質的補充。
土壤有機質（腐殖質）泛指土壤中來源于生命的物質。包括：土壤微生物和土壤動物及其分泌物，以及土地中植物殘體和植物分泌物。世界土壤退化的一個主要標志就是有機質含量下降。按照有機碳計算，最近50年內土壤有機碳的損失量為380億噸，年均損失量為76000萬噸。現在的腐殖質損失量比1萬年農業文明以來平均腐殖質損失高約24.3倍。
我國耕地土壤有機質下降也是很普遍的，如東北地區“黑土地，油汪汪，不上糞也打糧”的初墾黑土，土壤有機質為80~100克每千克土，但開墾不到百年，黑龍江綏化地區土壤有機質下降為30~40g/千克土，有的甚至只有20 g/千克土，每年平均流失黑土層約7毫米左右。
據對上海市園林綠化、苗圃有機土市場需要量的調查，其有機土年需求量為130~160萬噸。城鎮污水處理廠污泥高溫好氧發酵產物因富含腐殖質和氮、磷、鉀等營養物質，是良好的有機土。目前上海年產生污泥110萬噸（含水率80%），按照發酵后50%的產物計算，還不到需求量的一半。
思考三：要適應不斷嚴格的控制標準
目前在德國，肥料條例和污泥條例均進入修訂程序。由于在使用污泥時，不僅要執行污泥條例的要求，也要執行肥料條例，故而此次修訂對于污泥的使用者和主管當局均是最重要的。污泥條例注重的是對有害物質的限制，而肥料條例側重的是對營養物的要求。
目前德國環保部門和農業部門一直在討論，當污泥中有害物質的含量符合肥料條例的規定以及主管部門僅以肥料條例來監督管理時，是否能夠簡化對污泥使用的監督。
我國也出了一系列的污泥泥質標準。包括前述的農用泥質標準、土壤改良泥質標準、園林綠地用泥質標準等。這些標準出臺對保障處理后污泥的安全處置具有重要意義。
我國城鎮污水處理廠污泥處置農用泥質CJ/T309-2009較原國家污泥農用標準嚴格了很多。這些標準隨著實踐的深入，也會與國際接軌，逐步嚴格。
按照目前我國一系列污泥處理處置的泥質標準，若處理后污泥中的重金屬超標，則對于填埋、焚燒、制作水泥均是超標的。強化源頭管理師減少污泥中有毒有害物質最重要的手段。
思考四：歐盟對污泥土地利用的要求
對于污泥土地利用，歐盟一直在討論更加嚴格的要求。在歐盟環境總署工作報告2003年12月18日：《污泥和生物垃圾》中是這樣建議的：
為了保持或者提高目前污泥中所含營養物和有機質的利用率，進一步擴展現有規定管理范疇是必要的，以對污泥在林地、綠地、土壤改良方面的應用進行有效管理。
只要存在污泥在土地利用的可能性，歐盟和各成員國均在法律層面上予以重視。
當存在增加作物產量，或者改善土地質量的需求時，污泥的施用量應滿足植物的需求，或者與土壤條件相吻合，確保土壤營養物的平衡。
污泥一般不應用于森林，但是只要滿足歐盟法規75/442第4章的要求，成員國可以將污泥用于輪伐周期短、燒柴、圣誕樹及類似林木的種植，以及科研目的需要營養物補充的種植。
在污泥利用時，應盡可能降低風險，以減少下列影響：對人類、動物、植物健康的影響；對地下水、地面水質量的影響；對土壤質量長期的影響；對土壤中多樣微生物的影響。
思考五：按照相關要求做好污泥處理至關重要
唐建國認為，適用于污泥產品土地利用這一處置方式的污泥處理就是：污泥高溫好氧發酵和高溫熱解+厭氧消化。
污泥高溫好氧發酵，俗稱堆肥，原理很簡單，但是要想發酵好不容易。
一是要做好污泥的粉碎和與輔料的混合。污泥發酵前，成團的污泥首先要進行破碎，這是發酵成功的關鍵，其次是與輔料充分混合。要求粉碎后的污泥顆粒粒徑不大于2cm，以使發酵徹底，無黑心現象；增加物料比表面積，提高氧利用效率。
二是要實現均勻發酵。發酵不均勻帶來的后果就是發酵物不能夠實現完全腐熟、或者局部黑心、有惡臭。普通發酵技術因空氣流短路，難以做到供氣均勻，也就難于保證發酵均勻。
采用膜式高溫好氧發酵，可以實現低超高壓發酵，能夠保證空氣流的均勻。功能膜是特殊材料制成的，只允許水蒸氣和CO2從發酵體中出來，臭氣、病毒、氣溶膠等均不能夠穿過國外文獻報道對臭氣、病毒、氣溶膠的隔離率高達98%以上，這是好氧發酵技術的重大突破。對于多個污水處理廠的城市，膜式好氧發酵技術適用于分散處理，有利于“好泥好用”。
思考六：溫度變化可以作為判定發酵腐熟的標準
上海市水務局《城鎮污水處理廠固態污泥高溫好氧發酵處理技術基本要求》對發酵產品做了規定。
一次發酵結束指標
表觀指標：堆料應為深棕褐色（包括污泥顆粒內部，污泥顆粒內部達不到棕褐色的污泥顆粒的重量比例應小于10%）、無臭、呈松散狀、不招引蒼蠅。
達到無害化衛生標準：蛔蟲卵死亡率：95%~100%，糞大腸均值：大于0.01。
耗氧速率要求：小于0.2~0.3（O2%）/min。
二次發酵結束指標：
表觀指標：堆料應為深棕褐色（包括污泥顆粒內部）、無臭、呈松散狀、不招引蒼蠅。
耗氧速率要求：0.1（O2%）/min以下
含水率：40%以下
種子發芽試驗：無抑制效應，如綠化利用時，種子發芽指數大于60%。
前述指標均是對發酵后產物質量的要求，目前判定發酵產品是否腐蝕主要采用：種子發芽率、耗氧速率等方法。這些方法一是繁瑣，二是滯后。
實際上最簡單、直接和有效的方法是根據溫度變化曲線來判斷。一般好氧發酵穩定度是可以快速升溫至55~70℃，并經過20~28天，迅速降至40℃以下。若溫度不是這種變化趨勢，也就說明發酵是不正常的。
思考七：好氧發酵對有機有害物質的去除
好氧發酵對重金屬的“鈍化”作用多有文獻和資料介紹，但是好氧發酵過程對于有機有害物質降解研究不多。現根據奧地利的研究，敘述如下：通過好氧發酵，表面活性劑（LAS）、雙酚A（BPA）會明顯降低，說明好氧發酵對其有降解作用；通過好氧發酵，壬基酚（NP）、乙氧基壬基酚（NPEO）對其有一定的降解作用；通過好氧發酵，多氯代聯苯（PCB）、多環芳烴（PAK）降解作用還需要進一步深化。
思考八：對英法兩國考察的思考
按照亞洲開發銀行“城市污水再生和污泥資源化利用研究”技術援助項目的計劃安排，國家住房和城鄉建設部城建司巡視員張悅率團于2010年7月25日至8月5日專題考察了英國和法國污泥處理處置情況。考察團先后考察了9個污泥處理項目，并與AECOM英國公司、泰晤士水務公司、蘇伊士水務公司、諾森伯蘭水務公司、威立雅、挪威CAMBI等公司技術人員就污泥處理處置技術進行了座談交流。
唐建國總結了此次考察的五個深刻體會：
1. 法律法規是保障。歐盟及其成員國經不斷完善，目前均有比較完善的污泥法規體系，為污泥管理提供了保障。特別是為鼓勵污泥作為資源加以利用，法規起到了促進技術發展、規范處理處置行為、提高“廢棄物”產品循環利用水平、保證處置安全的重要作用。
2. 規劃策略是依據。英國及歐盟非常重視制定能夠可持續發展和有相應應急預案的污泥處理處置策略，其作用類似于我國的污泥處理處置規劃。在策略中，強調以污泥的利用為主導，并以此決定污泥處理方案的選擇，這與我們提出的“處置決定處理，處理滿足處置”相一致。歐盟為處置廢棄物提出了“金字塔”戰略，充分反映了歐盟處置“廢棄物”的態度。能夠避免“廢棄物”產生固然是最高追求，但是使之成為“產品”再循環、再利用更是對待廢棄物的正確和可持續的態度。
3. 土地利用是主要處置方式。盡管歐盟對污泥土地利用的要求越來越嚴格，爭議也日益突出，但是處理后污泥“產品”進入土地（英國和法國是進入農田）仍然作為主要的處置方式，其也不可能因爭議而被取消。采用焚燒處理方式的設施，在設施檢修期間污泥的出路也是進入土地。相反污泥填埋的處置方式則越來越少。
處理后的污泥產品進入土地，不但減少了對化學氮肥、磷肥的依賴，在磷礦資源不斷枯竭的今天，污泥產品可以滿足農業20~30%的磷需求。除此之外，處理后的污泥產品富含有機質，在當今我國土地有機質不斷缺失的情況下，污泥產品土地利用有著十分重要的意義。
4. 深度處理技術是支撐。為提高污泥產品質量，滿足日益提高的處置要求，污泥濃度處理已逐步替代傳統處理。為此，很多新技術、新工藝不斷得到開發和應用。如污泥厭氧消化前的高溫、高壓熱解技術，使高濃度污泥在消化池消化成為可能，既提高了污泥的消化效率，也提高了沼氣產量；既提高了處理后污泥的品質和衛生化的水平，也提高了污泥脫水效果。
5. “提能減碳”是新挑戰。從污泥中提取能源，是污泥資源利用的重要內容，英法及歐盟非常重視提高厭氧消化效率和沼氣產量的提高，使深度消化技術不斷得以普及；即便是焚燒，也普遍收集余熱發電、消化后焚燒，目的就是向污泥要資源。從污泥提取了能源，也降低了使用石化能源發電的“碳產量”。氣候變化也會對水行業帶來影響，水行業也要為減碳做貢獻。提能就是減碳，為此，整個水行業和水務公司需要致力于提能、節能，為減碳做貢獻。
我國每年污泥產量600萬噸（以干固體計，相當于含水率80%的污泥3000m3）,有機質含量270萬噸；污泥中蘊含的能量可以按照1kg有機質5kwh估算，蘊含的能量為135億度電能；按照有機質轉換率為50%，可以利用的能量為每年67.5億度。我國現流行的污泥一燒了之，“消滅污泥”的做法，需要慎思、慎行。污泥“消滅”的同時，有機質和污泥能源也消滅了，同時還耗能和產碳。
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